Wasserrohrkessel. Die Erfindung betrifft einen Wasserrohr kessel mit Steigrohrreihen, die durch quer zur Trommellängsachse strömende Heizgase verschieden stark beheizt werden, und bei dem Steigrohre und Fallrohre zu Gruppen mit. gesondertem Wasserumlauf zusammen nefasst sind.
Vielfach hat man bei bekannten Kesseln dieser Art in ein und derselben Umlauf- W <B>CY - d</B> schwach beheizte St3ig- uppe starl, un rohre. Es besteht dann die Gefahr, dass bei bestimmten Belastungsbedingungen nur noch die stärker beheizten Rohrreihen ausreichend mit Wasser versorgt werden, während in den am schwächsten beheizten Steigrohren der betreffenden Umlaufgruppe der Wasserum lauf stockt oder auch .eine Umkehr in der Umlaufrichtung mit ihren nachteiligen Fol gen eintreten kann.
Es ist auch bereits bekannt, jede einzelne Steigrohrreihe eines Rohrbündels mit einer Fallrohrreihe zu einer Umlaufgruppe zu- sammenzufassen. Dabei ist die Anordnung so getroffen, dass die von den heissesten Heiz gasen getroffene Steigrohrreihe mit der zu letzt von den Heizgasen bestrichenen, also am schwächsten beheizten Fallrohrreihe zusam mengefasst ist, während in den nächstfolgen den Gruppen der Unterschied zwischen der Beheizung der zusammengefassten Steigrohre und Fallrohre immer geringer wird,
so daC entsprechend die Gefahr zunimmt, dass der Wasserumlauf in den betreffenden Gruppen stockt. Bei Kesseln. mit Rohrbündeln aus so genannten Haarnadelrohren, deren stark be heizte Schenkel als Steilrohre und deren un- beheizte Schenkel als Fallrohre wirken, hat jedes einzelne Steigrohr sein ihm zugehöriges. mit ihm verbundenes Fallrohr. Dabei ist die Wasserströmung durch die Haarnadelrohre gesichert, aber die sehr zahlreichen Fallrohre, die eine wirksame Heizfläche nicht darstel len, ergeben ein im Verhältnis zur Leistung des Kessels grosses Gewicht des Kessels.
Nach der Erfindung besteht jede Umlauf gruppe nur aus annähernd gleich stark be heizten Steigrohren von annähernd gleichem Strömungswiderstand und aus von den Steig rohren getrennten Fallrohren, die sämtlich im Verhältnis zur Beheizung der Steigrohre schwach beheizt oder auch unbeheizt sind. Es wird somit vermieden, dass Steigrohr reihen, die lediglich durch teilweise abge kühlte Rauchgase. also- verhältnismässig schwach beheizt werden, mit Fallrohren zu sammengefasst werden, die gleichfalls beheizt sind, wenn sie auch im Zuge der Heizgase hinter den betreffenden Steigrohren liegen.
Derartigen verhältnismässig schwach beheiz ten Steigrohren können gemäss der Erfindung nur unbeheizte Fallrohre zugeordnet werden. Dagegen würde es zulässig sein, schwach be. heizte Fallrohre mit sehr stark beheizten Steigrohren zu einer Umlaufgruppe zu sammenzufassen, weil auch in diesem Fall der Temperaturunterschied zwischen Steig rohren und Fallrohren so gross ist, dass ein gesicherter Umlauf gewährleistet ist.
Gegenüber Rohrbündeln aus Haarnadel rohren, bei denen ebensoviel Fallrohre vor handen sind als Steigrohre, ergibt die Erfin dung den Vorteil, dass in jeder einzelnen Um laufgruppe das richtige Verhältnis der Quer schnitte der Steigrohre und Fallrohre frei ge wählt und die Anzahl der Fallrohre so nied rig als zulässig gehalten werden kann.
Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele von Kesseln, die ge mäss der Erfindung gebaut sind, dargestellt.
Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch einen Steilrohrkessel; Fig. 2 veranschaulicht in grösserem Mass stab die Einführung der Rohre in die Unter trommel; Fig. 3 ist ein Teilquerschnitt durch die Untertrommel in noch grösserem Massstabe; Fig. 4 ist ein senkrechter Schnitt durch einen Schiffskessel; Fig. 5 ist ein senkrechter Schnitt durch einen Steilrohrkessel anderer Ausführung;
Fig. 6 ist ein senkrechter Schnitt durch einen Steilrohrkessel noch anderer Ausfüh rung; Fig. 7 ist ein wagrechter Schnitt nach Linie VII-VII der Fig. 6; Fig. 8 zeigt einen Teil einer abgeänderten Ausführungsform im senkrechten Schnitt, und Fig. 9 einen senkrechten Schnitt durch ein Steilrohrbündel wieder anderer Ausfüh rung.
Bei dem Steilrohrkessel der Fig. 1 bis 3 sind die Obertrommel 1 und die Unter trommel 2 durch ein Steigrohrbündel 3 ver bunden, durch das die Feuergase im wesent lichen quer zu den Rohren hindurchströmen, so dass die Rohrreihen des Bündels verschie den stark beheizt sind. Die dem Feuerraum zunächst liegenden Rohrreihen erhalten (Y e ichzeitig Strahlungs- und Berührungs wärme, sind also besonders stark beheizt, und in den folgenden Reihen, welche nur noch Berührungswärme erhalten, vermindert sich die Beheizung fortschreitend mit der ab nehmenden Temperatur der Heizgase.
Hinter dem Rohrbündel 3 sind im Zuge der Heizgase ein Überhitzer 4 und ein Speisewasservor- wärmer 5 angeordnet. Die von der Ober trommel 1 zur Untertrommel 2 führenden Fallrohre 6 sind der Einwirkung der Feue rung der Rauchgase vollständig entzogen. Sie verlaufen zum Teil ausserhalb der Rückwand 7 des Kessels und sind auf dem übrigen Teil ihrer Länge durch Lenkwände 8, 9 abge schirmt. Jede Steigrohrreihe ist mit einer Fallrohrreihe zu einer Umlaufgruppe zu sammengefasst. In der Obertrommel gehen sämtliche Fallrohrreihen vom untern Teil der Trommel aus. Die Steigrohre münden zu bei den Seiten der Fallrohre ein.
Auf dem Man tel der Untertrommel liegen dagegen die Ein mündungen der zu einer Umlaufgruppe gehö renden Steig- und Fallrohre im benachbarten Reihen. In der Untertrommel 2 ist vor den Ausmündungen der beiden Rohrreihen jeder Umlaufgruppe ein kastenförmiger Einsatz körper 10 angeordnet. Im Boden der Einsatz kästen 10 sind Öffnungen 12 vorgesehen, so dass ein vollständiger Druckausgleich gegen über dem Innern der Trommel 2 erfolgt. Zur leicht lösbaren Befestigung der Einsatz kästen 10 am Trommelmantel dienen Klemm vorrichtungen. Bei dem Ausführungsbeispiel der Füg. 3 sind in Schlitzen von Stiftschrau ben 13, die im Trommelmantel sitzen, Keile 14 verschiebbar, welche sich gegen Winkel flanschen 15 der Kästen 10 legen.
Von jedem Einsatzkasten 10 ist eine Abschlammleitung 16 (Fig. 2) nach aussen geführt, so dass die Kästen während des Betriebes ausgeblasen werden können. Die Kästen beanspruchen verhältnismässig wenig Platz am Trommel umfang. Im Bedarfsfalle können einzelne Kästen leicht abgenommen werden, beispiels weise um etwa undicht ;gewordene Rohre nachzuwalzen.
Der Schiffskessel der Fig. 4 zeigt die üb liche A-förmige Anordnung der Wasserrohr- bündel 18 mit gemeinsamer Obertrommel 20 und getrennten Untertrommeln 21. Die Feuer gase werden durch Lenkwände 22, 23 zu einem Zickzackweg durch die Steigrohr bündel 18 gezwungen. Die Fallrohre 24 sind vollständig gegen die Feuerung und die Heiz- kn abgeschirmt. Die einzelnen Reihen jedes Steigrohrbündels 18 sind verschieden stark beheizt und haben zum Teil auch ver schiedenen Strömungswiderstand.
Die beiden dem Feuerraum zunächst liegenden Reihen 25, in denen die Rohre gegeneinander versetzt sind, erhalten Strahlungs- und Berührungs wärme, sind also beide etwa gleichmässig stark beheizt und haben auch ungefähr gleichen Strömungswiderstand. Sie sind durch einen Einsatzkasten 26 der Unter trommel mit einer Fallrohrreihe zu einer Um laufgruppe zusammengefasst. Die nächst folgenden Reihen 27, 28 und 29 des Steig rohrbündels werden von verschieden weit ab gekühlten Rauchgasen beheizt. Sie haben ausserdem verschieden grosse Oberfläche und verschiedenen Strömungswiderstand.
Jede der Steigrohrreihen 27, 28, 29 ist deshalb durch je einen Einsatzkasten 30 der Unter trommel mit einer Fallrohrreihe zu einer be sonderen Umlaufgruppe zusammengefasst. Der Steilrohrkessel nach Fig. 5 unter scheidet sich von den beschriebenen Ausfüh rungsbeispielen dadurch,- dass keine gemein same Untertrommel mit Einsatzkästen für die Umlaufgruppen vorgesehen ist, sondern jede Umlaufgruppe, die aus einer Steigrohrreihe 32 und einer Reihe unbeheizter Fallrohre 33 besteht, eine besondere Untertrommel 34 hat.
Sämtliche Steigrohre und Fallrohre sind an eine gemeinsame Obertrommel 35 ange schlossen.
In den Fig. 6 und 7 ist ein Steilrohrkessel mit Ölfeuerung dargestellt. Die in der Vorderwand 36 des Feuerraumes 37 angeord-. neten Brenner sind mit 38 bezeichnet. An jeder Seitenwand 39 des Feuerraumes ist ein Kühlschirm aus Verdampferrohren 40 vorge sehen, die mit ihren obern Enden an eine Dampfwassertrommel 41 und mit ihren un tern Enden an eine Wassertrommel 42 ange schlossen sind.
Die an den Seitenwänden 39 in parallelen, senkrechten Reihen verlaufen den Verdampferrohre 40 sind am Boden des Feuerraumes in der Weise abgebogen, dass sie in einer wagrechten Reihe in die Trommel 42 einmünden. Vom Feuerraum 37 aus durch strömen die Heizgase hintereinander ein Ver- dampferrohrbündel 43, einen Überhitzer 44 und ein hinter dem Überhitzer folgendes Rohrbündel 45, von dessen unterem Ende sie in einen zum Rauchfang 53 führenden Heizzug 46 gelangen, in dem ein Lufterhitzer 47 eingebaut ist.
Das Verdampferrohrbündel 43 ist in zwei Gruppen unterteilt: Die eine Gruppe besteht aus den beiden vordern Rohrreihen 48, die zwischen der Obertrommel 41 und der Unter trommel 42 verlaufen, und die zweite Gruppe aus den hintern Rohrreihen 49, die mit ihren obern Enden ebenfalls an die Obertrommel 41, mit ihren untern Enden aber au eine zweite Untertrommel 50 angeschlossen sind. Auch die Rohre des Bündels 45, die ebenfalls sämtlich von der Obertrommel 41 ausgehen, sind in zwei Gruppen unterteilt, nämlich in die vordere, stärker beheizte Gruppe 51, die mit der Untertrommel 42 ver- Bunden ist, und in die hintere, schwächer be heizte Gruppe 52, die mit der Untertrommel 50 verbunden ist.
Auf diese Weise bilden die Wandkühlrohre 40 und die beiden vordern Rohrreihen 48 des Verdampferrohrbündels 43 zusammen mit der Rohrgruppe 51 eine Tiber die Untertrommel 42 zusammengeschlos sene erste Umlaufgruppe und die hintern Rohrreihen 49 des Rohrbündels 43 zusammen mit der Rohrgruppe 52 eine zweite, über die Untertrommel 50 zusammengeschlossene Um laufgruppe. In der ersten Umlaufgruppe wir ken die Rohre 40 und 48 als Steigrohre und die Rohre 51 als Fallrohre. Die Rohre 40 sind hauptsächlich strahlungsbeheizt, ebenso erhalten die beiden Rohrreihen 48 Strah lungswärme. Die Rohre 40 und 48 sind also annähernd gleich stark beheizt.
Da sie auch annähernd gleichen Strömungswiderstand aufweisen, sind sie in einer gemeinsamen Gruppe zusammengefasst. Die ihnen zugeord neten Fallrohre 51 werden von Heizgasen be heizt, die schon das Bündel 43 und den Über hitzer 44 durchstrichen haben. Der Tempera turunterschied gegenüber den Steigrohren der betreffenden Gruppe ist also genügend hoch, um einen zuverlässigen Wasserumlauf zu sichern. Diese Bedingung ist auch bei der zweiten Umlaufgruppe erfüllt.
Denn die als Steigrohre wirkenden Verdampferrohre 49 dieser Gruppe werden von den heissesten Rauchgasen bestrichen, während in der Zone, wo die Fallrohre 52 dieser Gruppe liegen, die Heizgase schon beträchtlich abgekühlt sind, weil sie ausser dem Rohrbündel 43 und dem Überhitzer auch noch das Fallrohrbündel 51 der ersten Umlaufgruppe durchströmt haben.
Bei dem abgeänderten Ausführungsbei spiel der Fig. 8 sind für die beiden Umlauf gruppen nicht getrennte Untertrommeln be nutzt, sondern es ist für die beiden Umlauf gruppen eine gemeinsame Untertrommel 54 vorhanden, und das gruppenweise Zusammen fassen der Rohre erfolgt durch entsprechend ausgebildete Einbauten. Die beiden Umlauf gruppen werden wieder gebildet aus Steig rohren 40 und 48 und aus Fallrohren 51 einerseits und Steigrohren 49 und Fallrohren 52 anderseits.
Die Einmündungen der beiden Steigrohrgruppen sind durch je einen kasten- förmigen Einsatz 55 bezw. 56, die der beiden Fallrohrgruppen durch je einen kastenför- migen Einsatz 57 bezw. 58 überdeckt. Die Verbindung zwischen den zur ersten Umlauf gruppe gehörigen Einsatzkästen 55 und 57 ist durch Verbindungsrohre 59, die Verbin dung zwischen den Einsatzkästen 56 und 58 der zweiten Umlaufgruppe durch Verbin dungsrohre 60 hergestellt.
Die Verbindungs rohre sind in der erforderlichen Anzahl über die Länge der Trommel 54 verteilt. Die Ver bindungsrohre 59 überbrücken den zwischen den Kästen 55 und 57 liegenden gasten 56, die Verbindungsrohre,60 den zwischen ihnen liegenden Kasten 57 der andern Umlauf gruppe. Auf diese Weise ist erreicht, dass sich am untern Ende der Umlaufgruppen die Wasserströmungen der Gruppen überkreuzen, ohne dass sich dabei, wie es bei dem Ausfüh rungsbeispiel der Fig. 6 der Fall ist, Rohre der Umlaufgruppen kreuzen. , Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9 sind dagegen wieder Rohre der Umlaufgrup pen am untern Ende gekreuzt.
Das Innere der den beiden Umlaufgruppen gemeinsamen Untertrommel 61 ist durch einen Einbau kasten 6.2 in zwei Räume unterteilt. Durch den ausserhalb des Einbaukastens liegenden Raum, in welchen die Rohre der vordern Steigrohrgruppe 48 und die Rohre der vor- dern Fallrohrgruppe 51 einmünden, vollzieht sich der Umlauf der ersten Umlaufgruppe, und durch den Raum innerhalb des Einsatz kastens 62, in welchen die Rohre der zweiten Steigrohrgruppe 49 und die Rohre der zwei ten Fallrohrgruppe 52 einmünden, der Um lauf der zweiten Umlaufgruppe.
Um dieses kreuzweise Zusammenschalten der Steigrohre und Fallrohre zu erhalten, sind die Rohre der beiden Fallrohrgruppen 51, 52 durchein ander hindurchgeführt, zum Unterschied vom Ausführungsbeispiel der Fig. 6, bei welchem sich die Rohre der zweiten Steigrohrgruppc 49 und der ersten Fallrohrgruppe 51 kreuzen.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass die Erfindung für verschiedene Wasserohrkesselarten anwendbar ist. So könnte unter anderem jede der erläuter ten Ausführungsformen der Umlaufgruppen nicht nur bei dem einen Steilrohrkessel, bei dem sie gezeichnet ist, sondern auch bei an dern Wasserrohrkesseln Anwendung finden. Beispielsweise können hei einem Schiffskessel der A-Bauart (vergleiche Fig. 4) die Umlauf gruppen nach Fio, 6 bis 8 ausgebildet sein.
Durch die Trennung der Steigrohrreihen mit verschieden starker Beheizung und verschie den grossem Strömungswiderstand in einzelne Umlaufgruppen mit besonderen, unbeheizten Fallrohren oder im Verhältnis zu. den Steig rohren der betreffenden Gruppe schwach be heizten Fallrohren wird in jedem Falle mit Sicherheit erreicht, dass durch sämtliche Steigrohre hindurch ein ständiger Wasserum lauf ohne die Gefahr einer Stockung oder einer Richtungsumkehr stattfindet. Ferner kann in jeder einzelnen Gruppe das richtige Verhältnis der Querschnitte der Steigrohre und Fallrohre gewählt und die Anzahl der Fallrohre so niedrig als zulässig gehalten werden.